In het Midden-Oosten lijkt iedereen met iedereen overhoop te liggen. Maar in Jordanië is vandaag een machine geopend waar allerlei kemphanen uit de regio zonder problemen aan hebben samengewerkt: SESAME. Voor KIJK opende de installatie zijn deuren. 

Iran. Israël. De Palestijnse Autoriteit. Bahrein. Egypte. Turkije. Cyprus. Jordanië. Pakistan. Een rijtje namen dat vooral doet denken aan gespannen relaties en slepende conflicten. Dus waarom zou je een honderden miljoenen euro’s kostend project op poten te zetten waarin juist deze partijen met elkaar zullen samenwerken. Israëliërs en Palestijnen die op één lijn moeten blijven? Turkije en Cyprus samen in één constructief overleg? Een hopeloze zaak.

Maar binnen de wetenschap kan het gewoon. Vandaag is in Jordanië namelijk een deeltjesversneller in gebruik genomen waar alle genoemde partijen bij betrokken zijn: de synchrotron SESAME. En tot nu toe kunnen ze prima met elkaar overweg, zo constateerde KIJK bij een bezoek aan de machine.

Verbazend stabiel

Na een rit van een paar uur door een met olijf- en vijgenbomen opgesierd landschap spotten we eindelijk een groot, vierkant gebouw. Binnen bevindt zich de machine die de regio wetenschappelijk gezien op de kaart zal zetten en lokale onderzoeksgroepen tal van nieuwe mogelijkheden moet geven: Synchrotron-light for Experimental Science and Applications in the Middle-East, afgekort SESAME. Dat is zowel een verwijzing naar de kreet ‘Sesam, open u’ als naar de zaadjes die zoveel worden gebruikt in de plaatselijke keuken.

Zoals overal in Jordanië worden we ontvangen met een glaasje mierzoete thee met munt, al krijgen we dat wel voorgezet door een dame op naaldhakken, zonder hoofddoek. En ook dat typeert het land. Jordanië is weliswaar duidelijk islamitisch, maar doet daar stukken minder krampachtig over dan heel wat andere landen in het Midden-Oosten. Die open houding verklaart ook voor een deel waarom dit project in Jordanië is verrezen. Hier kunnen namelijk alle inwoners van de samenwerkende landen zonder problemen binnenkomen.

Natuurlijk helpt het ook dat het tussen Syrië, Irak, Saoedi-Arabië en Israël ingeklemde Jordanië al jaren verbazend stabiel is. Dat komt vooral door de populaire koninklijke familie. Het portret van de naar Arabische begrippen behoorlijk progressieve Abdullah II lacht je zo’n beetje van elk gebouw toe, en de meeste Jordaniërs willen geen kwaad woord horen over hun vorst.

Ook SESAME heeft trouwens weinig reden tot mopperen op het koningshuis. Dat stelde namelijk gratis de grond beschikbaar waarop de machine wordt gebouwd én financierde het gebouw waar we nu doorheen lopen. Een actie die mooi past in het beleid van Abdullah, die bij gebrek aan oliebronnen groot inzet op wetenschap en technologie.

Straling afgetapt

Maar wat voor apparaat is SESAME dan? Een deeltjesversneller noemden we het hierboven, maar dat woord roept misschien het verkeerde beeld op. “In de LHC bij Genève versnellen ze deeltjes in tegengestelde richtingen om ze vervolgens op elkaar te laten botsen”, legt de Duitse technisch directeur Erhard Huttel uit terwijl hij ons rondleidt. “Bij SESAME houden we niet van botsingen. Hier gaan de deeltjes helemaal rond zonder op elkaar te knallen.”

Deze magneten met zes polen dienen om de deeltjesbundels in SESAME bij elkaar te houden. Ze werden geproduceerd in Pakistan en Rusland, twee van de landen die deel uitmaken van de internationale samenwerking achter deze deeltjesversneller.

Maar wat is dan het nut van SESAME als er geen botsingen plaatsvinden die allerlei nieuwe verschijnselen aan het licht kunnen brengen? Dat nut zit hem in de straling die geladen deeltjes zoals elektronen uitzenden als ze de bocht om gaan; de zogenoemde synchrotronstraling.

Bij een ‘botsingsdeeltjesversneller’ is die alleen maar irritant (de deeltjes gaan er langzamer van bewegen), maar bij SESAME zijn ze er juist blij mee. Bij deze machine wordt deze straling namelijk bij de bochten ‘afgetapt’ en op samples gericht die wetenschappers willen doorlichten. Het draait bij een synchrotron light source dus niet om fundamenteel deeltjesonderzoek, maar om iets veel praktischers: het onderzoeken van eigenschappen van allerlei materialen.

Nobel plan

Nu is het principe van synchrotronstraling als lichtbron allesbehalve nieuw. De wereld telt inmiddels meer dan zestig synchrotrons die in grote lijnen hetzelfde ontwerp hebben als SESAME. Die machines zijn alleen allesbehalve ‘eerlijk’ verdeeld. Terwijl de VS er bijvoorbeeld vijftien hebben en Japan dertien, is er in heel Afrika en het volledige Midden-Oosten geen enkele te vinden.

Toen de Duitse synchrotron BESSY I zou worden gesloopt, bedacht natuurkundige Herman Winick dan ook dat het sympathieker was om het ding in onderdelen naar het Midden-Oosten te verschepen en daar weer op te bouwen. In principe een nobel plan, dat echter al snel werd verlaten. “Men zag in dat het totale onzin was”, zegt Yasser Khalil, de Egyptische administratief directeur van SESAME. “BESSY I was een door de tijd ingehaalde machine die niemand zou gaan gebruiken.”

Daarom kwam er een nieuw plan op tafel: BESSY I moest deel gaan uitmaken van een grotere synchrotron die zich wél kon meten met de nieuwste exemplaren elders. Uiteraard kostte dat flink wat meer geld – maar gelukkig geloofden Iran, Jordanië, Turkije en Israël genoeg in het project om elk een paar miljoen te investeren, terwijl ook de Europese Unie en Italië een bijdrage leverden. Andere landen, de zogeheten observer states van het project, stelden onderdelen van hun eigen synchrotrons ter beschikking en toonden zich bereid om wetenschappers uit het Midden-Oosten de fijne kneepjes van het vak bij te brengen.

Niet uit de bocht

Die hulp van allerlei kanten maakte de versie van SESAME mogelijk die we nu voor ons zien. De eerste schakel van de machine is een stukje van BESSY I: een rechtopstaande mini-deeltjesversneller of microtron die elektronen opzweept tot een nog vrij bescheiden energie van 22 mega-elektronvolt. Daarna gaan de deeltjes in de booster: een liggende, min of meer cirkelvormige versneller met een omtrek van 38,4 meter die ook een deel van BESSY I is geweest. Hij gebruikt magneten, onder andere om ervoor te zorgen dat de elektronen niet uit de bocht vliegen.

De zogenoemde microtron is het eerste deel van de deeltjesversneller SESAME. Hierin krijgen elektronen hun eerste versnelling, waarna ze worden doorgesluisd naar de booster.

Ondertussen krijgen die elektronen in de booster steeds een duwtje in de rug, wat een complicatie met zich meebrengt. “Naarmate de elektronen meer energie krijgen, heb je steeds krachtigere magneten nodig om ze in bedwang te houden”, legt Huttel uit. Anders gezegd: de grootte van hun magnetisch veld moet worden gesynchroniseerd met de energie van de elektronen – en dat is de reden dat dit type versneller een synchrotron wordt genoemd.

De booster zorgt ervoor dat de energie van de elektronen omhooggaat naar 800 mega-elektronvolt. Maar ook dat is anno 2016 geen waarde waar fysici nog steil van achterover slaan. Daarom gaan de deeltjes vervolgens naar de splinternieuwe storage ring, die een omtrek van 113 meter heeft. Volgens exact hetzelfde principe als de booster zorgt die ervoor dat de energie van de elektronen meer dan verdrievoudigt, tot 2,5 giga-elektronvolt. En daarmee kan SESAME het wél prima opnemen tegen de concurrentie in het Westen en het Verre Oosten.

Archeologische schatten

Zoals gezegd kun je met het licht dat zo’n synchrotron bij de bochten uitstraalt allerlei materialen onderzoeken. Aan wat voor materialen we dan moeten denken, vragen we aan de wetenschappelijk directeur, Giorgio Paolucci. Omdat hij weet dat we uit Nederland komen, heeft hij een mooi voorbeeld voor ons. “Er is een schilderij van Van Gogh waarop je een schitterend grasveld ziet, maar het canvas waarop hij dat schilderde, had hij eerder gebruikt voor een portret. Het bestaan van dat portret was nog met standaardlabtechnieken te achterhalen, maar met synchrotronstraling is de hele chemische samenstelling te bepalen. Daardoor konden de kleuren worden gereconstrueerd.”

Maar het hoeft zeker niet bij het terughalen van schilderijen te blijven. Je kunt van alles en nog wat bestuderen met dit soort machine, vertelt de Italiaan: “Katalysators, nieuwe keramische materialen, nanomaterialen, kankercellen…” Ook archeologische vondsten zijn er goed mee door te lichten, zegt hij; een mogelijkheid die in het van oudheidkundige schatten vergeven Midden-Oosten zeker van pas kan komen.

Een blik op de booster van SESAME, een cirkelvormige deeltjesversneller met een omtrek van bijna 40 meter die de elektronen uit de microtron verder versnelt.

“Wel is het belangrijk om de wetenschappers in de regio bewust te maken van de mogelijkheden”, vervolgt Paolucci. “Pas sprak ik bijvoorbeeld met een onderzoeker in Pakistan die zich bezighoudt met planten die de bodem kunnen zuiveren, bijvoorbeeld door zware metalen op te nemen. Toen zei ik: ‘Wist je dat je met synchrotronstraling op microscopisch niveau kunt volgen waar en hoe zo’n plant precies metalen absorbeert?’ ‘Maar dat is fantastisch!’, reageerde hij. Nu bestudeert hij zijn planten met een synchrotron in Italië, en wil hij straks ook met SESAME aan de slag.”

State of the art

Ook andere onderzoeksgroepen lijken SESAME zeker te willen benutten. Je zou je dan kunnen afvragen of dat toch niet tot heibel gaat leiden. Kun je teams uit bijvoorbeeld Iran en Israël zonder gedoe op dezelfde plek laten werken? Daar lijkt het wel op, te oordelen naar hoe het in de aanloopfase gaat. De wetenschappers die we spreken, vinden het eerder logisch dan bewonderenswaardig dat ze niet in de kantine met elkaar op de vuist gaan.

“Het is nu eenmaal een heel internationaal vakgebied”, zegt de Egyptenaar Mahmoud Abdellatief, die aan andere synchrotrons werkte voordat hij naar Jordanië kwam. “Je gaat om met mensen uit verschillende culturen, van over de hele wereld. Daar werk je dan op een professionele manier mee samen en vergeet je dingen als nationaliteit, huidskleur, grenzen… Je hebt het alleen over wetenschap.”

Ook de jonge Jordaanse elektrotechnicus Sofian Jafar, voor wie SESAME pas de eerste synchrotron is waaraan hij werkt, ziet geen problemen. “Al die verschillende culturen zijn juist een van de leuke dingen aan een internationaal instituut als dit. We hebben omgang met Armeniërs, Turken, Iraniërs, Egyptenaren… Zelf ben ik dat niet zo gewend, maar je doet snel genoeg de vaardigheden op die daarvoor nodig zijn.”

In SESAME worden de deeltjes in drie stappen versneld. Uiteindelijk gaat het niet om de deeltjes zelf, maar om de straling die ze uitzenden als ze de bocht om gaan; daarmee kunnen materialen worden bestudeerd.

Eigenlijk vindt Jafar dat er veel te veel aandacht is voor de politieke kant van SESAME. “Daardoor lijkt de wereld bijna te vergeten dat we hier baanbrekend onderzoek doen.” Als voorbeeld noemt de Jordaniër trots het onderdeel van de deeltjesversneller waarmee hij zich bezighoudt: de stroomtoevoer. “Die is echt state of the art; vele malen beter dan het minimum dat nodig is voor deze machine!”

Het moge duidelijk zijn: hoezeer wij de volkeren in het Midden-Oosten ook zien als onverbeterlijke ruziemakers, als je ze samen in een project als dit stopt, worden ineens heel andere dingen belangrijk. Laten we dus vooral hopen dat SESAME de regio én de rest van de wereld kan laten zien dat, hoe moeilijk de verhoudingen ook liggen, samenwerken altijd nog tot de mogelijkheden behoort. In elk geval als je het hebt over synchrotrons – en wie weet blijkt SESAME wel een zaadje dat uitgroeit tot meer.

Dit artikel verscheen ook in KIJK 12/2016.

Beeld: Manon van der Meij